Técnica de extracción en continuo y control de presión de reactores de polimerización.

Un método de producir una poliolefina, que comprende:

proporcionar un diluyente y un primer monómero a un primer reactor de polimerización;

polimerizar el primer monómero en el primer reactor de polimerización para formar una primera poliolefina en una primera suspensión;

descargar una suspensión de transferencia que comprende la primera poliolefina y el diluyente de forma continua desde el primer reactor de polimerización a un segundo reactor de polimerización a un caudal;

modular el caudal de la suspensión de transferencia a través de una línea de transferencia hacia el segundo reactor de circuito cerrado usando un primer dispositivo de extracción en continuo localizado en el segundo reactor de polimerización; y

polimerizar un segundo monómero en el segundo reactor de polimerización para formar una segunda poliolefina.

Tecnica de extraccion en continuo y control de presion de reactores de polimerizacion Antecedentes La presente descripcion se refiere generalmente a la produccion de poliolefinas y, mas especificamente, a tecnicas y 5 sistemas que emplean dos o mas reactores de polimerizacion en un sistema reactor de poliolefinas.

Esta seccion trata de introducir al lector en los aspectos de la tecnica que pueden estar relacionados con aspectos de la presente descripcion, que se describen y/o reivindican a continuacion. Esta discusion se cree que es util para proporcionar al lector informacion de los antecedentes para facilitar una mejor comprension de los diversos aspectos de la presente descripcion. Por consiguiente, se debe entender que estas declaraciones se deben leer de esta manera, y no como una introduccion de la tecnica anterior.

A medida que las tecnologias quimica y petroquimica han avanzado, los productos procedentes de estas tecnologias se han vuelto cada vez mas frecuentes en la sociedad. En particular, a medida que han avanzado las tecnicas para unir bloques moleculares simples en cadenas mas largas (o polimeros) , los productos polimero, tipicamente en forma de plasticos diversos, se han incorporado cada vez mas en diversos objetos de uso cotidiano.

Por ejemplo, los polimeros de poliolefinas, tales como polietileno, polipropileno y sus copolimeros, se usan para envase de productos farmaceuticos y de venta al por menor, envase de alimentos y bebidas (tales como botellas de zumos y de refrescos) , recipientes para el hogar (tales como cubos y cajas) , articulos para el hogar (tales como electrodomesticos, muebles, alfombras y juguetes) , componentes de automoviles, tuberias, conductos y diversos productos industriales.

Las poliolefinas se pueden producir a partir de diversos monomeros, tales como etileno, propileno, buteno, penteno, hexeno, octeno, deceno, y otros bloques constituyentes. Si para la polimerizacion se usa un monomero, el polimero se refiere como un homopolimero, mientras que la incorporacion de diferentes monomeros crea un copolimero o terpolimero, y asi sucesivamente. Los monomeros se pueden anadir a un reactor de polimerizacion, tal como un reactor de fase liquida o a un reactor de fase gaseosa, donde se convierten a polimeros. En el reactor de fase liquida, se puede usar un hidrocarburo inerte, tal como isobutano, propano, n-pentano, i-pentano, neopentano, y/o nhexano, como un diluyente para llevar los contenidos del reactor. Tambien se puede anadir un catalizador al reactor para facilitar la reaccion de polimerizacion. Un ejemplo de tal catalizador es un oxido de cromo que contiene cromo hexavalente sobre un soporte de silice. A diferencia de los monomeros, los catalizadores generalmente no se consumen en la reaccion de polimerizacion.

A medida que las cadenas de polimero se desarrollan durante la polimerizacion, se producen particulas solidas conocidas como "copo" o "escama" o "polvo". El copo puede poseer una o mas propiedades de fluidez, fisicas, reologicas y/o mecanicas de interes, tales como densidad, indice de fluidez (MI, del ingles melt index) , caudal de fluidez (MFR, del ingles melt flow rate) , contenido de copolimero, contenido de comonomero, modulo, y cristalinidad. Para los copos pueden ser deseables diferentes propiedades dependiendo de la aplicacion a la que se van destinar

los copos de poliolefina o los copos posteriormente granulados. El control de las condiciones de reaccion dentro del reactor, tales como la temperatura, la presion, las concentraciones de los productos quimicos, la velocidad de produccion del polimero, el tipo de catalizador, etc., pueden afectar a las propiedades de los copos.

En algunas circunstancias, con el fin de lograr ciertas caracteristicas del polimero deseado, las condiciones de polimerizacion globales pueden exigir que se emplee mas de un reactor, teniendo cada reactor su propio conjunto de 40 condiciones. Tales polimeros pueden ser polimeros multimodales, donde al menos dos polimeros, cada uno con una fraccion de peso molecular diferente, se combinan en un producto polimero. En un sentido general, una poliolefina producida en cada reactor estara suspendida en un diluyente para formar una suspension de producto. Los reactores pueden estar conectados en serie, de tal manera que la suspension de producto de un reactor se puede transferir a un reactor posterior, y asi sucesivamente, hasta que se produce un polimero con el conjunto de 45 caracteristicas deseadas. Por ejemplo, se puede producir un polimero bimodal mediante dos reactores en serie; un polimero trimodal puede necesitar tres, y asi sucesivamente.

En algunos casos, el flujo de la suspension que se transfiere desde un reactor al siguiente se puede ser inestable (por ejemplo, una distribucion no uniforme de los solidos a lo largo de la suspension) , lo que tiene como resultado la "precipitacion salina" de los solidos del diluyente. Tal situacion puede causar el taponamiento durante la 50 transferencia, o puede causar que un reactor se obstruya, lo que tiene como resultado el ensuciamiento del reactor. En la medida que la obstruccion puede tener como resultado desviaciones de un conjunto de condiciones de reaccion deseadas, el producto polimero producido dentro de un reactor puede no cumplir con las especificaciones deseadas; es decir, el producto puede estar "fuera de especificaciones". Como se puede apreciar, el ensuciamiento de uno o mas de los reactores dentro de una serie puede causar que la poliolefina ultima producida por el sistema 55 este significativamente fuera de especificaciones. En situaciones extremas de ensuciamiento o fuera de control, el control del proceso se puede perder por completo, y una parte del sistema que emplea los reactores en serie se puede llegar a taponar con el polimero, lo que requiere de un tiempo de inactividad signivicativo (por ejemplo, una a tres semanas) para su limpieza. Desafortunadamente, durante este tiempo, el sistema de polimerizacion no se

puede hacer funcionar y no se puede producir la poliolefina. De este modo, puede ser deseable evitar el ensuciamiento al prevenir la obstruccion del reactor y manteniendo las suspensiones estables durante la transferencia. La racionalizacion de tal proceso que emplea multiples reactores en serie puede terner como resultado una mayor eficiencia, un menor tiempo de inactividad del sistema, y una capacidad global aumentada del producto.

Breve descripcion de los dibujos Las ventajas de la presente descripcion pueden ser evidentes al leer la siguiente descripcion detallada y con referencia a los dibujos en los que:

La Figura 1 es un diagrama de flujo de bloques que representa un sistema de fabricacion de poliolefinas para la produccion en continuo de poliolefinas segun una realizacion de las tecnicas de la presente invencion;

La Figura 2 es una vista de conjunto esquematica de un sistema de reactor doble segun una realizacion de las tecnicas de las tecnicas de la presente invencion;

La Figura 3 es una ilustracion de un dispositivo de extraccion en continuo de un sistema de reactor doble segun una realizacion de las tecnicas de la presente invencion;

La Figura 4 es una ilustracion de las caracteristicas de las tuberias de un sistema de reactor doble segun una realizacion de las tecnicas de la presente invencion;

La Figura 5 es una ilustracion de una linea de evaporacion subita para la recuperacion de poliolefinas y el reciclaje del diluyente segun una realizacion de las tecnicas de la presente invencion; y

La Figura es un diagrama de flujo de bloques de un metodo de funcionamiento de un sistema de reactor doble segun una realizacion de las tecnicas de la presente invencion.

Descripcion detallada de realizaciones especificas A continuacion se describen una o mas realizaciones especificas de la presente descripcion. En un esfuerzo para proporcionar una descripcion concisa de estas realizaciones, no todas las caracteristicas de una implementacion real se describen en la especificacion. Debe tenerse en cuenta que en el desarrollo de cualquier implementacion real, tal como en cualquier proyecto de ingenieria o de diseno, se deben tomar numerosas decisiones especificas relativas a la implementacion para lograr los objetivos especificos de los disenadores, tales como el cumplimiento de las limitaciones relacionadas con los aspectos economicos y las relacionadas con el sistema, que pueden variar de una implementacion a otra. Por otra parte, se debe apreciar que tal esfuerzo de desarrollo podria ser complejo y consumir mucho tiempo, pero no obstante, seria una tarea rutinaria de diseno, fabricacion, y produccion para aquellos habituados con la tecnica para el beneficio de esta descripcion.

I. Proceso de produccion de poliolefinas - Una vision general

Los productos hechos a... [Seguir leyendo]

1. Un metodo de producir una poliolefina, que comprende: proporcionar un diluyente y un primer monomero a un primer reactor de polimerizacion; polimerizar el primer monomero en el primer reactor de polimerizacion para formar una primera poliolefina en una

primera suspension;

descargar una suspension de transferencia que comprende la primera poliolefina y el diluyente de forma continua desde el primer reactor de polimerizacion a un segundo reactor de polimerizacion a un caudal; modular el caudal de la suspension de transferencia a traves de una linea de transferencia hacia el segundo reactor

de circuito cerrado usando un primer dispositivo de extraccion en continuo localizado en el segundo reactor de polimerizacion; y polimerizar un segundo monomero en el segundo reactor de polimerizacion para formar una segunda poliolefina.

2. El metodo de la Reivindicacion 1, en donde la primera poliolefina es polietileno. 3. El metodo de la Reivindicacion 2, en donde el primer reactor de polimerizacion y el segundo reactor de polimerizacion estan dimensionados de manera similar.

4. El metodo de la Reivindicacion 1, que comprende hacer funcionar el primer dispositivo de extraccion en continuo de tal manera que el primer reactor de polimerizacion y la linea de transferencia estan sustancialmente libres de sedimentacion por gravedad.

5. El metodo de la Reivindicacion 1, que comprende ademas un segundo dispositivo de extraccion en continuo dispuesto en el segundo reactor de polimerizacion.

º. El metodo de la Reivindicacion 1, que comprende controlar una presion dentro del primer reactor de polimerizacion y una presion dentro del segundo reactor de polimerizacion con el primer dispositivo de extraccion en continuo.

º. El metodo de la Reivindicacion 1, en donde la suspension de transferencia tiene una concentracion promedio en solidos mas alta que la de la primera suspension. º. El metodo de la Reivindicacion 1, en donde el primer dispositivo de extraccion en continuo comprende una valvula de bola conformada en v.

º. El metodo de la Reivindicacion 1, en donde el primer reactor de polimerizacion se hace funcionar bajo un primer conjunto de condiciones para producir la primera poliolefina con una primera distribucion de peso molecular y el segundo reactor de polimerizacion se hace funcionar bajo un segundo conjunto de condiciones para producir una segunda poliolefina con una segunda distribucion de peso molecular, y las primera y segunda distribuciones de pesos moleculares son diferentes.

10. El metodo de la Reivindicacion 1, en donde el diluyente comprende isobutano. 11. El metodo de la Reivindicacion 1, en donde el diluyente comprende propano. 12. El metodo de la Reivindicacion 11, en donde el primer reactor, el segundo reactor, o una combinacion de ambos

se hace funcionar al menos a una temperatura critica y/o al menos a una presion critica del contenido fluido del reactor, comprendiendo el contenido fluido del reactor todos los contenidos del reactor. 13. Un sistema para producir una poliolefina, que comprende: un primer reactor de polimerizacion;

un segundo reactor de polimerizacion dispuesto aguas abajo del primer reactor de polimerizacion; un conducto que conecta de forma fluida el primer reactor de polimerizacion y el segundo reactor de polimerizacion en serie ; y

un dispositivo de extraccion en continuo configurado para controlar un flujo de una suspension de transferencia a

traves del conducto. 14. El sistema de la Reivindicacion 13, en donde el dispositivo de extraccion en continuo esta dispuesto en el segundo reactor de polimerizacion.

15. El sistema de la Reivindicacion 13, en donde el dispositivo de extraccion en continuo comprende una valvula de piston con una extension en un flujo aguas abajo de una suspension estratificada que circula dentro del primer reactor de polimerizacion, en donde la valvula de piston esta en angulo en una direccion hacia el flujo aguas abajo.

1º. El sistema de la Reivindicacion 13, en donde el dispositivo de extraccion en continuo esta configurado para facilitar un flujo de la suspension de transferencia a traves del conducto usando una fuerza motriz generada al menos parcialmente por una alimentacion continua de diluyente y de monomero en el primer reactor de polimerizacion.

1º. El sistema de la Reivindicacion 13, que ademas comprende un concentrador de solidos dispuesto en el primer reactor de polimerizacion.

1º. El sistema de la Reivindicacion 13, que ademas comprende un concentrador de solidos dispuesto en el segundo reactor de polimerizacion.

1º. El sistema de la Reivindicacion 13, en donde la relacion de una longitud equivalente del conducto a una longitud equivalente mas larga del primer reactor de polimerizacion y del segundo reactor de polimerizacion es 25 º a 50 º.

20. Un sistema para producir polietileno, que comprende:

un primer reactor de polimerizacion configurado para hacer circular de etileno, un primer diluyente, y un catalizador sobre un soporte solido bajo un primer conjunto de condiciones para producir un primer polimero de polietileno en una primera suspension;

un primer dispositivo de extraccion en continuo localizado en el primer reactor de polimerizacion configurado para descargar una suspension de transferencia, teniendo la suspension de transferencia una concentracion promedia de solidos mayor que una concentracion promedio de solidos de la primera suspension que circula dentro del primer reactor de polimerizacion;

un segundo reactor de polimerizacion dispuesto aguas abajo del primer reactor de polimerizacion capaz de recibir la suspension de transferencia, que hace circular a la suspension de la transferencia, al etileno, y al primer diluyente y/o a un segundo diluyente bajo un segundo conjunto de condiciones para producir un segundo polimero de polietileno en una segunda suspension, comprendiendo la segunda suspension al primer polimero de polietileno y al segundo polimero de polietileno; y

un segundo dispositivo de extraccion en continuo localizado en el segundo reactor de polimerizacion configurado para descargar una suspension de producto y para controlar un flujo de la suspension de transferencia desde el primer reactor de polimerizacion al segundo reactor de polimerizacion, en el que la suspension de producto tiene una concentracion promedio de solidos mayor que la concentracion promedio de solidos de la segunda suspension.

Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Firgura 5 Figura